Pesquisas recentes provam que, sob certas condições, os computadores de recozimento quântico podem executar algoritmos - incluindo o conhecido algoritmo de Shor - mais rapidamente do que os computadores clássicos. Na maioria dos casos, no entanto, o recozimento quântico não fornece uma aceleração em comparação com a computação clássica quando o tempo é limitado, de acordo com um estudo da Nature Communications .
"Nós provamos que você pode ter certeza de que chegará a uma solução rápida a partir do problema inicial, mas isso só é verdade para uma certa classe de problemas que podem ser configurados para que as muitas histórias de evolução do sistema quântico interfiram construtivamente. diferentes histórias quânticas aumentam a probabilidade umas das outras de alcançar a solução", disse Nikolai Sinitsyn, físico quântico teórico do Laboratório Nacional de Los Alamos e coautor do artigo com seu colega de Los Alamos, Bin Yan.

Embora exemplos de desempenho quântico superior em simulações de recozimento quântico sejam rotineiramente relatados, eles carecem de provas definitivas. Às vezes, os pesquisadores inferem que alcançaram a vantagem quântica, mas não podem provar que essa superioridade é sobre qualquer algoritmo clássico concorrente, disse Sinitsyn. Tais resultados são muitas vezes contraditórios.

A computação quântica transforma um estado quântico simples em um estado com um resultado computacional. Em apenas alguns algoritmos quânticos, esse processo é ajustado para superar os algoritmos clássicos. Um algoritmo ajustado é especialmente projetado para garantir a interferência construtiva de diferentes históricos de sistemas durante a computação, o que é fundamental para a computação quântica. Por exemplo, no recozimento quântico, pode-se ajustar o caminho dependente do tempo para problemas específicos. Algoritmos quânticos não ajustados, chamados heurísticos, são usados ​​em computadores de recozimento quântico. Eles não garantem tal interferência.

"Qualquer problema pode ser resolvido heuristicamente durante um tempo infinito", disse Sinitsyn. "Na prática, porém, o tempo de computação é sempre limitado. Os pesquisadores esperam que os efeitos quânticos pelo menos reduzam o número de erros para tornar viável a abordagem heurística."

Para lidar com as incertezas do método heurístico, Sinitsyn e o coautor Bin Yan estabeleceram uma abordagem diferente, puramente analítica, para demonstrar um processo simples e desafinado que resolve qualquer problema computacional que possa ser considerado por um computador de recozimento quântico. A precisão deste cálculo pode ser caracterizada em qualquer ponto do tempo de execução do cálculo.

Infelizmente, Sinitsyn e Yan descobriram que essa precisão quase sempre não é melhor do que o desempenho de um algoritmo clássico.

A razão é que a computação quântica eficiente depende de efeitos quânticos, como interferência construtiva, quando muitas histórias quânticas diferentes, que são experimentadas simultaneamente por um processador quântico, interferem para ampliar as informações úteis no estado final. Sem o ajuste fino, a interferência adequada torna-se improvável. Existem, no entanto, raras exceções, que deixam o nicho para computação quântica superior.

Outra descoberta inspiradora foi a observação de que o processo considerado não encontra a chamada transição de vidro de spin, que corresponde à supressão extremamente lenta de erros computacionais, e que é uma grande desvantagem das estratégias clássicas de computação de recozimento.

Assim, as abordagens heurísticas da computação quântica podem finalmente funcionar, mas devem ser consideradas com muito cuidado. + Explorar mais

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